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铌合金粉末、固体电解电容器用阳极以及固体电解电容器无效专利 发明

技术内容

技术领域 本发明涉及一种铌合金粉末、使用此粉末形成的固体电容器用阳 极以及固体电解电容器。 背景技术 以往,人们将钽粉末应用于电解电容器的阳极,但是存在产量少, 价格不稳定等问题。近年来,将储量高且价格便宜的铌应用于电解电 容器阳极的动向越来越明显。 如果为了制造静电电容大的电解电容器,而使作为阳极材料的铌 粉末的粒径变小,则制造铌烧结体时的烧结行为产生变化。具体地, 烧结时收缩的温度依赖性变大,并且烧结体内的空孔变小。因此,在 制造电容器时,产生基于加热炉温度分布的制品的静电电容的偏差, 并难于进行用于阴极的导电性树脂的填充等。因此,需要有粒径小并 且烧结行为的温度依赖性小的铌粉末。此外使用铌粉末的电容器,与 一般使用钽粉末的电容器相比,还存在漏电流大,并且在高温下的特 性劣化大的问题。 现有由向钽添加氮、硅、磷、硼等的阀作用金属的粉末构成的固 体电解电容器。(例如参照专利文献1。)此外,还有向钽中添加磷、 硫、硅、硼、氮等,抑制烧结速度的技术(例如参照专利文献2)。 在这些技术中,作为对象的粉末的粒子比较大,对于以高静电电 容为目标的粒径小的铌粉末,不能直接使用这些技术。 专利文献1美国专利3825802号公报(第2栏,13~19行) 专利文献2美国专利4544403号公报(第2栏,51~61行) 发明内容 本发明提供一种可以解决上述铌电容器的问题的铌合金粉末。本 发明的目的在于,提供一种铌合金粉末,通过改善铌合金粉末的烧结 行为的温度依赖性,提高氧化被膜的热稳定性,而用于制造漏电流少 并且静电电容高的电容器。而且本发明的另一目的在于,提供一种使 用此铌合金粉末的固体电解电容器用阳极以及固体电解电容器。 本发明是一种铌合金粉末,其特征在于含有钼:0.002~20质量%、 铬:0.002~20质量%、钨:0.002~20质量%,磷:0.002~5质量%、硼: 0.002~5质量%中的一种以上,还含有氢:0.005~0.10质量%,余量实 质上由铌构成,粉体的比表面积为1~20m2/g,通过水银压入法测定, 具有0.2ml/g以上的累积细孔容积,相对累积细孔容积的整体,具有1 μm以下直径的细孔的容积的累积值在10%以上,具有10μm以下直 径的细孔的容积占到40%以上。 通过含有0.002~20质量%的钼、铬、钨,0.002~5质量%的磷、 硼中的一种以上,并含有0.005~0.10质量%的氢,得到烧结时的温度 依赖性改善,适合制造固体电解电容器的铌合金粉末。此外,由添加 这些元素的铌合金粉末,可以得到漏电流值降低的效果。 钼、铬、钨、磷、硼的各成分范围,如果脱离上述的下限,则不 能得到抑制烧结时的温度依赖性的效果,如果超过上述上限,则漏电 流增加,电容器的性能变差。因此,对各成分范围规定如上述。而且, 将氢控制为适量的铌合金粉末,其压力成形性改善,压力加工后的二 次粒子的边界变得看不见,不发生成型体边缘的缺陷。因此,与不添 加氢的铌合金粉末相比,可以改善成形性,很适合。 粉体的比表面积,优选1~20m2/g。比表面积如果小于1m2/g则只 能制造静电电容小的电容器,如果超过20m2/g,则一次粒子变得过于 细小,不能确保作为电容器而使用时的耐压性。因此,为了得到实用 的电容器,将比表面积限定如上述。 此外,在细孔容积小于0.2ml/g,或者相对累积细孔容积的整体, 在1μm以下的细孔容积的累积小于10%,或者10μm以下的细孔容 积小于40%的情况下,存在烧结容易进行,烧结体的比表面积变小, 即电容器的静电电容变小的问题。而且,由于烧结的进行,会产生细 孔进一步变小,在形成电容器的阴极时,不能填充导电性树脂等的问 题。细孔容积的测定使用水银压入法。 在上述铌合金粉末中,如果还含有0.005~1质量%的氮,则可以 妨碍在化成处理中生成的铌氧化物中的氧的移动,可以提高长期稳定 性、耐热性,因而很适合。 此外,上述铌合金粉末,如果一次粒子凝集而成的二次粒子的平 均粒径为10~200μm,那么即使一次粒子为微细粒子也能维持成形性。 根据本发明,通过将用于固体电解电容器的铌合金粉末的比表面 积和细孔分布调整在一定范围内,并且添加特定的成分,可以减小烧 结固体电解电容器时的温度依赖性,并可以降低电容器的漏电流。因 此,使用本发明的铌合金粉末,可以制造具有高静电电容,漏电流小 的固体电解电容器用阳极以及固体电解电容器。 附图说明 图1为表示实施例和比较例的静电电容的测定值分布的图表。 具体实施方式 以下说明本发明的实施方式。 本发明的铌合金粉末的制造可以通过CVD装置等进行。将铬、 钼、钨、磷、硼的各自的化合物作为原料混合于适当的氯化铌中,通 过使用氢气进行还原,而制造铌合金粉末。 一次粒子的粒径以及空孔径,可以通过对使用CVD装置进行反 应时的原料的滞留时间、温度等以及其后的热处理条件进行控制,而 控制为适当的径,以得到以下的粉体特性。使粉体的比表面积为 1~20m2/g。如果小于1m2/g则只能制造电容小的电容器,如果超过 20m2/g,则一次粒子变得过于细小,不能确保作为电容器而使用时的 耐压性。 此外,使累积细孔容积为0.2ml/g以上,相对累积细孔容积的整 体,使具有1μm以下直径的细孔的容积的累积在10%以上,具有10 μm以下直径的细孔的容积为40%以上。由此,可以防止烧结过于快 速进行,表面积变小而导致电容器的静电电容变小的问题,以及在形 成电容器阴极时,不能填充导电性树脂等的问题。细孔容积的测定使 用水银压入法。钼、钨、铬、磷、硼的分析,添加氢氟酸以及硝酸或 者硫酸,在水浴中加热分解,通过ICP分析装置进行分析。 实施例 以下,举出实施例,对本发明的具体例进行说明。 使用五氯化铌作为铌原料,通过氢还原,制得铌合金粉末。此时, 向铌原料中添加钼、钨等的氯化物,调整成分。进而在氩气氛围中进 行800~1000℃的热处理,控制粉末的粒径和细孔容积。使用此铌合金 粉末制得压丸,通过以下方法制造固体电解电容器。 将用于阳极的Φ0.3mm的铌线材埋入0.1g的铌合金粉末,压力 成型为体积密度3000kg/m3而制得压丸。将制得的压丸,在炉内压强 1×10-3Pa的氛围中,在1100~1400℃下进行烧成。使经过烧成的压丸 浸渍在0.8质量%的磷酸水溶液中,施加4小时20V的电压,生成化 成被膜。 其后在40质量%的硫酸溶液中进行铌电容器的静电电容的测定 以及漏电流的测定。漏电流,测定施加5分钟的14V后的值,静电电 容,在施加1.5V偏压的状态下测定120Hz的值。用CV值评价结果。 在表1中统一表示这些结果。 进而,对于在如上述进行化成处理的样品E-1~E-5、C-1~C-5,作 为另一方的电极(阴极)材料,向烧结体内部填充聚吡咯。再层压碳 膏以及银膏后,搭载于引线框上,其后使用环氧树脂封闭,制成电容 器。此电容器的静电电容也测定在施加1.5V的偏压状态下的120Hz 的值。在图1中表示实施例以及比较例的静电电容(μF)的测定值 分布。图中E1~E5为实施例,C1~C5为比较例。    细孔   容积  1μm  以下的  细孔容  积率  10μm  以下的  细孔容  积率    粉体的   比表面   积  二次粒   子粒径    Mo    Cr    W    P    B    N    H Wet测定 *)CV值   Wet测定 *)漏电 流  ml/g  %  %  m2/g  μm  质量%  质量%  质量%  质量%  质量%  质量%  质量%  μF·V/g  μA/μF  E-1 实施例1  0.53  17  42  4.5  35  5.23  0.001  0.001  0.001  0.001  0.02  0.035  158400   0.0023  E-2 实施例2  0.46  26  56  11.3  78  0.001  2.58  0.001  0.001  0.001  0.02  0.54  238000   0.0025  E-3 实施例3  0.75  35  60  3.3  46  0.001  0.001  17.5  0.001  0.001  0.03  0.021  164000   0.0018  E-4 实施例4  0.81  24  46  6.5  172  0.002  0.001  0.001  0.33  0.001  0.052  0.035  186000   0.0034  E-5 实施例5  0.29  18  55  2.6  108  0.001  0.001  0.001  0.001  0.001  0.12  0.028  154000   0.0018  C-1 比较例1  0.18  28  54  3.7  62  0.001  3.25  0.001  0.001  1.21  0.03  0.003  188000   0.0032  C-2 比较例2  0.54  9  33  2.5  8  3.8  0.001  0.001  0.001  0.001  0.02  0.032  175000   0.0017  C-3 比较例3  0.35  33  57  0.9  93  25.8  0.001  0.001  0.001  0.001  0.02  0.019  92000   0.0285  C-4 比较例4  0.65  35  43  3.4  102  0.001  0.001  0.001  6.84  0.001  0.02  0.015  185000   0.0324  C-5 比较例5  0.77  19  42  2.8  87  0.001  0.001  0.001  0.001  0.001  0.02  0.23  161000   0.0016 (表1) *)“Wet测定”表示是在40质量%的硫酸溶液中的测定。 通过压丸烧成前后的形状变化而计算出的收缩,通过控制空孔径 而改善。而且,钼、钨、铬、磷、硼含量在规定的范围内,收缩的温 度依赖性变小,静电电容变大,并且抑制了漏电流。如果超过规定的 范围而添加这些元素,则漏电流的值变大。此外对使用这些压丸制成 的电容器的静电电容进行研究,发现在脱离本发明的范围的样品中, 静电电容不足的样品出现率为50%。这是因为压丸烧成时的收缩导致 空孔发生融化粘结或者变小,聚吡咯的填充不能顺利进行。